CN115406431A - 一种光纤陀螺尾纤最少轴向扭转盘绕方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤陀螺尾纤最少轴向扭转盘绕方法，包括步骤：第一步、竖直提起尾纤，光滑圆柱从一侧靠近；第二步、将尾纤上端贴靠到圆柱体表面，保持贴合部分位置并转动圆柱体；第三步、剩余尾纤达到要求时停止圆柱体的转动，对两侧尾纤环点胶固化；第四步、取下尾纤，翻转一侧尾纤，将两尾纤环和中间的连接尾纤合并为一个尾纤环；第五步、将合并的尾纤环放入安装腔，并将两边剩余尾纤绕入安装腔，点胶固定。本发明解决了手工盘绕尾纤时因工人操作习惯存在差异以及操作不规范导致尾纤多次轴向扭转引起光纤沿光线轴的旋扭、应力过大、裂纹和损伤等盘绕缺陷问题，进而提高光纤陀螺尾纤盘绕的一致性、可靠性和长期性能稳定性。

Description

一种光纤陀螺尾纤最少轴向扭转盘绕方法

技术领域

本发明属于光纤陀螺尾纤装配领域。更具体地，涉及一种光纤陀螺闭环尾纤最少轴向扭转的盘绕方法。

背景技术

光纤陀螺是一种光机电一体化的精密惯导仪表，其广泛应用在战术导弹等制导武器，作为多种型号的导弹的核心制导部件，光纤陀螺的需求量大，导航精度要求高，这就要求光纤陀螺具有高效可靠的光路装配。光路装配过程主要是按照顺序将所用光电元件的尾纤熔接，为了给尾纤熔接操作和后续的仪器返修操作留有足够的尾纤余量，光电器件各端的尾纤一般会留有400～1000mm的长度，所以尾纤熔接后会形成一个周长约为800～2000mm的大尾纤环，由盘纤工人手工将大尾纤环盘绕成多匝尾纤环放进安装腔中加以固定封装。

因大尾纤环与其他硬件连接后呈闭合环状，常称之为闭环尾纤，同理，称只有一端连接到其他部件，另一端为自由状态的尾纤为开环尾纤。闭环尾纤的盘绕难度相较于开环尾纤的盘绕难度大很多，将一个两端已经连接好光学器件的闭环大尾纤圈盘绕成多匝尾纤环，势必要对尾纤进行轴向扭转，而尾纤是一种脆性材料，过大的轴向扭转会产生微裂纹，严重影响尾纤的传输功率及工作寿命，因此尾纤环整体的轴向扭转应力水平，是决定尾纤装配质量好坏的关键因素。而由于工人操作习惯不同，且缺少具体的盘绕工艺参数指导，手工盘绕的尾纤环往往会出现轴向扭转应力大、一致性差、盘纤直径不一致、盘纤松散、边缘不贴壁等问题，导致尾纤环应力分布不均，降低了尾纤的传输功率及使用寿命，这也成为我国光纤陀螺精度普遍低于国外的原因之一，因此，提出一种针对于光纤陀螺闭环尾纤的最少轴向扭转盘绕方法是很必要的。

发明内容

本发明的目的：提供一种光纤陀螺尾纤最少轴向扭转盘绕方法，降低手工盘绕尾纤的扭转应力，提高尾纤环盘绕的一致性和可靠性。

为了实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明提供一种光纤陀螺尾纤最少轴向扭转盘绕方法，首先将熔接好的大尾纤环竖直拉起，形成反悬链线式的空间结构，用一根光滑圆柱体从旁侧靠近反悬链线式的大尾纤圈，将顶端的一段圆弧贴合到光滑圆柱表面，在圆柱体表面呈相贯线状，大尾纤圈的左右两根线保持竖直状态，随后将相贯线状的一段尾纤与圆柱体保持相对静止，并以圆柱轴线所在直线作为转动轴，向收卷大尾纤圈的旋转方向转动圆柱体，随着圆柱体的转动，大尾纤环剩余部分逐渐减少，当左右两侧的竖直尾纤长度减少到特定数值时，停止圆柱体的转动，闭环尾纤在圆柱体上的空间姿态是左右分别有一个尾纤环，两者通过中间一根相贯线状的尾纤连接，对两个尾纤环点胶，固化后将尾纤沿光滑圆柱轴向滑出，将一侧的光纤环相对另一侧的光纤环翻转，翻转后沿光纤环所在轴线转动，直到中间的一段尾纤恰好贴合光纤环绕成等直径的尾纤圈，至此，一个闭环的大尾纤圈绕成了一个多匝的光纤环，将此光纤环放入腔体内，同时将左右两侧的剩余尾纤顺势放入安装腔体内，完成光纤陀螺闭环尾纤的最少轴向扭转盘绕。

所述的光纤陀螺尾纤最少轴向扭转盘绕方法，其进一步包括如下步骤：

步骤1：以完成熔接的闭环尾纤的中间部位为拾取点，将闭环尾纤竖直提起，用一根光滑圆柱体从尾纤一侧向拾取点位置靠近；

步骤2：将最上端一段长度的尾纤贴合到光滑圆柱体表面，保持其在圆柱体表面上的位置，并将圆柱体向着收卷尾纤的旋转方向转动；

步骤3：当圆柱体下面的竖直的尾纤长度达到要求时停止圆柱体的转动，在此时对两个尾纤环点胶，使得尾纤环取下后不散开；

步骤4：沿圆柱体同一轴向方向滑出两个尾纤环及其中间一段的连接尾纤，把两个尾纤环按照轴线水平方向放置，翻转一侧的尾纤环，使得中间的连接尾纤贴合翻转的尾纤环，成为半圈等直径的尾纤环，并将左右两个尾纤环合并为一个尾纤环；

步骤5：将合并之后的尾纤环放入陀螺安装腔内，并将两边剩余的尾纤顺势绕进腔内，最后施少量固化胶，将所有的尾纤固定在安装腔内。

所述的光纤陀螺尾纤最少轴向扭转盘绕方法步骤1中，光滑圆柱体的空间位姿为：圆柱体的轴线水平，且相切于拉起的闭环尾纤所在竖直平面，圆柱体直径为陀螺盘安装腔的最大内切圆直径减去 1～1.5mm。

步骤2中，所述的尾纤贴合在圆柱体表面并保持其在表面的位置是为了限制此位置的自由度，使得下面的尾纤能被卷起来，并且其长度应为圆柱体周长的一半，这是为了保证后续翻转尾纤环后，无需再令尾纤环有轴向转动的动作，即可将这半圈长的尾纤恰好贴合在尾纤环上。

步骤3中，所述的竖直尾纤长度达到要求是指：光滑圆柱体下方左右两侧的竖直尾纤长度达到圆柱体周长一半，此长度的设定同样是为了保证两侧的竖直尾纤在后续合并为一整圈。

步骤4中，所述的翻转一侧尾纤环是指，以须翻转的尾纤环下面的竖直尾纤为轴，向靠近另一尾纤环的方向转动180度；将两个尾纤环合并为一个尾纤环是指，把翻转后的尾纤环平移置两尾纤环同轴并贴靠在一起，将其视为一个尾纤环。

步骤5中，所述的剩余尾纤顺势绕进腔内具体是指两剩余尾纤沿着相反的方向进行盘绕，以便恰好形成一圈尾纤圈，所述的施少量固化胶具体是将两尾纤环和一圈尾纤胶接起来。

本发明的一种光纤陀螺尾纤最少轴向扭转盘绕方法的有益效果为：

本发明提出的光纤陀螺尾纤最少轴向扭转盘绕方法可以避免工人手工盘绕时因操作不规范以及个人操作习惯等问题导致的尾纤轴向扭转过大的装配缺陷，进而提高光纤陀螺的装配一致性和整体使用寿命。

附图说明

图1为光纤陀螺尾纤最少轴向扭转盘绕方法流程图；

图2为熔接后未盘绕的闭环尾纤简图；

图3为竖直拉起的闭环尾纤及光滑圆柱体空间位置关系图；

图4为圆柱体完成卷纤动作时刻的尾纤状态图；

图5为两尾纤环点胶固化后从圆柱体上取下后，为准备下一步旋转尾纤环所应呈现的空间状态图；

图6为翻转尾纤环的动作与翻转之后的效果图；

图7为合并后的尾纤环的示意图。

图中：1-闭环尾纤；2-光电元件；3-光纤陀螺盘；4-竖直拉起的尾纤；5-光滑圆柱体；6-竖直尾纤剩余长度；7-中间尾纤。

具体实施方案

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将参照附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将详细描述本发明实施例的各个方面的特征。在下面的详细描述中，提出了许多具体的细节，以便对本发明的全面理解。本发明不限于下面所提供的任何具体设置和方法，而是覆盖了不脱离本发明精神的前提下所覆盖的所有的产品结构、方法的任何改进、替换等。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

下面通过附图和实施例对本发明做进一步的说明：

本发明光纤陀螺尾纤最少轴向扭转盘绕方法是首先将闭环尾纤竖直拉起，用光滑圆柱体从旁侧靠近尾纤圈，将一段尾纤贴合到光滑圆柱表面并与圆柱体保持相对静止，向收卷大尾纤圈的旋转方向转动圆柱体，当左右两侧的竖直尾纤长度减少到要求长度时，停止圆柱体的转动，对两个尾纤环点胶，固化后将尾纤取下，令一侧的光纤环翻转，使得两尾纤环与中间的一段尾纤合并为一个尾纤环，将此尾纤环放入腔体内，最后将左右两侧的剩余尾纤绕入安装腔体内，点胶固定，完成光纤陀螺闭环尾纤的最少轴向扭转盘绕。

请参见图2至图7，下面给出本发明光纤陀螺尾纤最少轴向扭转盘绕方法的具体实施过程，其步骤如下：

步骤1：竖直提起尾纤，光滑圆柱从一侧靠近

熔接后未盘绕的闭环尾纤状态参见图2，尾纤环1两端连接光电元件2，光电元件2安装在光纤陀螺盘3中。如图3所示，为实现光纤陀螺尾纤最少轴向扭转盘绕方法，应首先以完成熔接的闭环尾纤的中间部位为拾取点，将闭环尾纤竖直提起，形成图中尾纤4的状态，在用一根光滑圆柱体5从尾纤一侧向拾取点位置靠近，直至竖直拉起的尾纤4与光滑圆柱体5的外圆柱面相切。其中，光滑圆柱体5的直径应为光纤陀螺盘3安装腔的最大内切圆直径减去1～1.5mm。

步骤2：将尾纤上端贴靠到圆柱体表面，保持贴合部分位置并转动圆柱体

将最上端一段长度的尾纤贴合到光滑圆柱体表面，保持其在圆柱体表面上的位置，使之在旋转中不会相对圆柱体滑动，并将圆柱体向着收卷尾纤的旋转方向转动，如图4中所显示的状态，圆柱体应顺时针转动收卷尾纤，随着尾纤剩余长度的减少，光滑圆柱体5是边转动边向下移动的。需要说明的是，最初贴上圆柱体表面的中间尾纤7长度应为圆柱体周长的一半，这是为了保证后续无需再令尾纤环有轴向转动的动作，即可将这半圈长的尾纤恰好贴合在尾纤环上。

步骤3：剩余尾纤达到要求时停止圆柱体的转动，对两侧尾纤环点胶固化

参见图4，随着光滑圆柱体5不断收卷尾纤，圆柱体5下方的竖直尾纤剩余长度6也随之减少，当竖直尾纤剩余长度6达到圆柱体周长一半时停止圆柱体的转动，此长度的设定可以保证两侧的竖直尾纤在后续合并为一整圈。然后对左右的尾纤环点胶固化。

步骤4：取下尾纤，翻转一侧尾纤，将两尾纤环和中间的连接尾纤合并为一个尾纤环

沿圆柱体同一轴向方向滑出两个尾纤环及其中间一段的连接尾纤，如图5，把两个尾纤环按照轴线水平方向放置，随后将一侧的尾纤环翻转至图6所示，具体方法为：以须翻转的尾纤环下面的竖直尾纤为轴，向靠近另一尾纤环的方向转动180度。翻转完毕之后，将两个尾纤环合并在一起，合并后的效果如图7所示，具体合并方法为：把翻转后的尾纤环平移置两尾纤环同轴并贴靠在一起，此时恰好为圆柱体周长一半的中间尾纤7作为半圈尾纤圈连接左右两个尾纤环，至此两尾纤环和中间一段尾纤合并成为了一个尾纤环。

步骤5：放入安装腔，并将两边剩余尾纤绕入安装腔，点胶固定

将合并为一个整体的尾纤环放进光纤陀螺安装腔内，再把两边剩余尾纤按照相反的方向绕进安装腔内，由于步骤3中设定的尾纤剩余长度6为圆柱体周长一半，因此左右两剩余尾纤绕进安装腔内恰好形成一整周的尾纤圈。此刻，安装腔内的尾纤环有五个未粘接在一起的部分，分别是两个尾纤环、一个半圈的中间尾纤、两个半圈的剩余竖直尾纤，所以需要点胶将五部分固定在一起，这样盘绕的尾纤才会稳固的安装在光纤陀螺盘中，达到尾纤的工作要求。

Claims (5)

1.一种光纤陀螺尾纤最少轴向扭转盘绕方法，其特征在于：将所述两端与光学器件连接的闭环尾纤竖直拉起，用光滑圆柱体从旁侧靠近尾纤圈，将一段尾纤贴合到光滑圆柱表面并与圆柱体保持相对静止，向收卷大尾纤圈的旋转方向转动圆柱体，当左右两侧的竖直尾纤长度减少到要求长度时，停止圆柱体的转动，对两个尾纤环点胶，固化后将尾纤取下，令一侧的光纤环翻转，使得两尾纤环与中间的一段尾纤合并为一个尾纤环，将此尾纤环放入腔体内，最后将左右两侧的剩余尾纤绕入安装腔体内，点胶固定，完成光纤陀螺闭环尾纤的最少轴向扭转盘绕。

2.根据权利要求1所述的光纤陀螺尾纤最少轴向扭转盘绕方法，其特征进一步包括如下步骤：

步骤1：以完成熔接的闭环尾纤的中间部位为拾取点，将闭环尾纤竖直提起，用一根光滑圆柱体从尾纤一侧向拾取点位置靠近；

步骤2：将最上端一段长度的尾纤贴合到光滑圆柱体表面，保持其在圆柱体表面上的位置，并将圆柱体向着收卷尾纤的旋转方向转动；

步骤3：当圆柱体下面的竖直的尾纤长度达到要求时停止圆柱体的转动，在此时对两个尾纤环点胶，使得尾纤环取下后不散开；

步骤4：沿圆柱体同一轴向方向滑出两个尾纤环及其中间一段的连接尾纤，把两个尾纤环按照轴线水平方向放置，翻转一侧的尾纤环，使得中间的连接尾纤贴合翻转的尾纤环，成为半圈等直径的尾纤环，并将左右两个尾纤环合并为一个尾纤环；

步骤5：将合并之后的尾纤环放入陀螺安装腔内，并将两边剩余的尾纤顺势绕进腔内，最后施少量固化胶，将所有的尾纤固定在安装腔内。

3.根据权利要求2所述的光纤陀螺尾纤最少轴向扭转盘绕方法，其特征在于：步骤1中，光滑圆柱体的空间位姿为：圆柱体的轴线水平，且相切于拉起的闭环尾纤所在竖直平面，圆柱体直径为陀螺盘安装腔的最大内切圆直径减去1～1.5mm。

4.根据权利要求2所述的光纤陀螺尾纤最少轴向扭转盘绕方法，其特征在于：步骤2中，所述的尾纤贴合在圆柱体表面并保持其在表面的位置是为了限制此位置的自由度，使得下面的尾纤能被卷起来，并且其长度应为圆柱体周长的一半，这是为了保证后续翻转尾纤环后，无需再令尾纤环有轴向转动的动作，即可将这半圈长的尾纤恰好贴合在尾纤环上；步骤3中，所述的竖直尾纤长度达到要求是指：光滑圆柱体下方左右两侧的竖直尾纤长度达到圆柱体周长一半，此长度的设定同样是为了保证两侧的竖直尾纤在后续合并为一整圈。

5.根据权利要求2所述的光纤陀螺尾纤最少轴向扭转盘绕方法，其特征在于：步骤4中，所述的翻转一侧尾纤环是指，以须翻转的尾纤环下面的竖直尾纤为轴，向靠近另一尾纤环的方向转动180度；将两个尾纤环合并为一个尾纤环是指，把翻转后的尾纤环平移置两尾纤环同轴并贴靠在一起，成为一个尾纤环；步骤5中，所述的剩余尾纤顺势绕进腔内具体是指两剩余尾纤沿着相反的方向进行盘绕，以便恰好形成一圈尾纤圈，所述的施少量固化胶具体是将两尾纤环、中间尾纤以及剩余竖直尾纤胶接起来。

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